新疆少数民族大学生“锅炉原理”教学方法的探讨

摘要：“锅炉原理”是热能与动力工程专业最重要的一门专业课，与实际联系紧密，知识点分散性强，具有很强的学科交叉性，各部分之间又有很强的联系性，内容复杂，教师难教，学生难学。考虑到新疆少数民族大学生自身的语言和文化的特殊性，针对学生在“锅炉原理”学习中存在的问题，为提高少数民族大学生的科学素养，对“锅炉原理”课程的教学方法进行了探讨。

关键词：少数民族大学生；教学方法；锅炉原理

作者简介：魏博（1985-），男，新疆阿克苏人，新疆大学电气工程学院，讲师；胡申华（1972-），男，湖南慈利人，新疆大学电气工程学院，教授。（新疆 乌鲁木齐 830000）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0092-02

少数民族大学生教育是我国高等教育的重要组成部分，是提高少数民族地区科学文化水平，加快我国社会主义现代化建设的一条重要途径。[1]新疆是一个多民族地区，民族地区科技展的关键之一是民族科技队伍的壮大。[2]当前，新疆作为我国最主要的能源基地，煤炭储量超过全国储量40%以上，在未来很长一段时间内，将为我国电力事业的发展提供强大的能源基础。[3]大量的电力企业进驻新疆，对热能与动力工程专业学生的需求日益扩大，对该专业学生的专业知识素养要求也逐渐提高。“锅炉原理”是热能与动力工程专业最主要的专业课之一，[4]如何使少数民族学生较好地掌握该门课程，是新疆热能与动力工程专业任课教师的一个新的挑战。本文结合新疆大学（以下简称“我校”）给少数民族学生讲授“锅炉原理”课程所积累的一些经验，针对该课程的教学进行一些探讨和研究。

一、新疆少数民族大学生特点

1.汉语言水平低

目前热能与动力工程专业课教育采用汉语授课方式，由于部分来自经济发展落后地区的少数民族学生基本或仅仅只懂一点汉语。这些少数民族大学生入学后仅接受过一年时间的汉语教学，使其中部分少数民族学生未能达到接受专业教学的一般汉语水平，对专业教学带来了很大的困难。[5]

2.基础知识相对较差

由于新疆地域广阔，偏远地区发展落后，师资力量及水平严重不足，导致学生在中学阶段学习基础不足，尤其是热能与动力工程专业教学需要强大的数学和物理基础，与学生现有知识之间差距产生了很大的矛盾。[6]为解决该问题带来的困难，加大了“锅炉原理”课程总课时量，以期通过对基本知识的重复，使学生能够更好地掌握知识。但大量的课程教学（比同级汉族班多15%）也给民族学生带来了很大的学习压力。

3.学习以简单记忆为主

由于“锅炉原理”课程需要使学生灵活运用所学知识，并用于解决电站锅炉运行、检修时的实际问题。但少数民族学生由于汉语水平不高，汉语理解能力有限，学习主要以简单记忆为主，缺乏解决问题的能力。

新疆少数民族学生在学习时存在的主要困难集中在语言掌握能力不足，给教学带来了很多困难。[7]

二、“锅炉原理”课程重要性及其特点

“锅炉原理”是热能与动力工程专业的核心课程，其主要目的是让学生认识和了解锅炉，熟悉其工作流程，设备组成及工作原理，影响锅炉安全、经济运行的因素，不同故障的解决方案，并能对锅炉进行设计计算。[8]

1.内容复杂性和学科交叉性

锅炉是一种结构非常复杂的大型能量转化设备，“锅炉原理”围绕着锅炉进行，是一门实践性很强的专业课。[9]该课程主要分为四部分：第一，燃料及燃烧，涉及到燃料性质、燃烧理论、燃烧设备、制粉设备等知识；第二，换热及换热设备，换热原理涉及到炉膛辐射换热，水平烟道和竖直烟道对流换热，管壁导热及管内对流换热；换热设备包括水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等；第三，空气、烟气及水动力学涉及炉膛空气动力学、水汽循环、蒸汽品质及净化；第四，锅炉运行及自动控制，涉及炉内结渣、受热面积灰、腐蚀、磨损等。从上述内容可见，课程涉及传热学、流体力学、热力学、燃烧学、材料力学、机械工程、电工学、自动控制原理、无机化学等多个学科领域，学科交叉性很强。当前高参数、大容量临界锅炉的快速发展，需要学生对各方面的知识都有所了解。

2.知识点分散性及各部分之间的联系性

“锅炉原理”内容的复杂性导致了其知识点具有很强的分散性，但是各部分的知识主要服务于锅炉的能量转化过程，各知识点之间又通过锅炉整体联系紧密联系在一起。首当其冲的问题就是要让学生对锅炉整体有宏观的了解，但去锅炉现场的认识实习都安排在课程结束后，学生很难将理论知识与实际的锅炉联系起来；其次，在各知识点分开讲授时，无论从哪里开始讲都会碰到其他没有学过的知识，这就需要讲清在锅炉整体中起到的作用，并与锅炉整体联系起来，有时知识点前后交叉，令少数民族学生接受存在困难。

三、教学方法探索

1.重点基本概念重复性讲授

由于少数民族学生汉语水平有限，理解能力与汉族学生相比，存在一点的差距，这就要求在讲授“锅炉原理”基本概念时，对基本概念必须进行多次重复，以保证学生能够对基本概念理解及记忆。如讲授锅炉热量平衡时，在该章节开始时，就需要对热平衡概念进行详细的阐述，讲清锅炉吸热量q1、排烟热损失q2、化学未完全燃烧热损失q3、机械未完全燃烧热损失q4、散热损失q5及灰渣物理热损失q6的具体意义，并举例说明，让学生对热量平衡的各个内容有全面的认识；在第二次课开始时，对这些概念进行重复介绍，强化学生的记忆；在锅炉机组热平衡这一章结束时，再对该知识点进行重复，学生经过三次重复，基本能掌握该知识点。

2.锅炉设备形象化

锅炉结构极其复杂，单纯讲授和课本上简单的图表很难使少数民族学生理解锅炉设备的结构；锅炉的能量转换过程包括燃料燃烧将化学能转化为烟气的热能，烟气热能传递到循环水中，热力过程相对较多。在讲授的时候，可借助CAD、3DMAX等动画制作软件画出锅炉设备工作流程，FLUENT、ANALYSIS、SOLIDWORKS等仿真软件对燃烧、流动、换热过程进行模拟，将结果展示给学生看，加强少数民族学生对相关知识点的理解，使其在毕业工作后，更易于将所学知识与现场实际结合起来。

3.锅炉参数数字化

“锅炉原理”是与电厂实际紧密结合的一门课程，为了使少数民族学生对锅炉的认识更加深刻，需要使用一些电站锅炉经典数据，强化这部分学生对锅炉设备、运行过程的理解。如：电站锅炉排烟温度一般为120℃，还需讲清原因，因为排烟温度越高，则排烟损失越大，在涉及阶段就要尽可能降低排烟温度，但是温度太低，则会使烟气中的SO2在尾部烟道凝结，腐蚀受热面；再如，举例某350MW超临界锅炉炉膛的长、宽、高分别为15.287m、13.217m、59.0m，同时讲清设计成该参数的原因，主要与煤质有关，针对易结渣煤，需要较小的容积热负荷，则锅炉容积需要越大；针对难着火煤，需要较大的截面热负荷和燃烧器区域热负荷，则锅炉截面积需要较小；针对难燃尽煤，需要燃烧时间加长，则锅炉需要较大的高度。通过数据可加强学生的记忆，并对锅炉有了更加具体的认识，可提高少数民族学生对相关知识点的理解。

4.相关知识联系化

“锅炉原理”知识结构复杂，但是很多内容都具有很强的联系性，在讲授时需要用前后联系、横向对比等方式进行讲授，如：在讲授锅炉燃料成份时，可联系其他方面知识进行讲授。煤的工业分析可得到煤中水分、挥发分、固定碳、灰分。水分会影响到燃料的着火，在着火阶段，需要先用部分热量加热煤中水分，使其全部蒸发；蒸发后，在煤中留下孔隙，又利于燃料更快地接触氧气；经过换热后，水分热容量大，会增大排烟损失。挥发分是决定燃料是否易于着火的主要参数，挥发分越高，越容易着火，那么在设计锅炉时，其截面热负荷要求则越小。固定碳是燃料中主要的发热部分，其含量越高，发热量越高，用煤量越少，但其致密程度影响煤在炉膛中的燃尽。越致密，燃尽能力越低，则需要在设计锅炉时增加锅炉高度，在低负荷运行时尽量使用下层燃烧器，或降低煤粉细度来保证煤的燃尽，降低未完全燃烧热损失。灰分含量影响灰渣物理热损失q6，灰分越大，q6越大；灰分大的煤，在燃烧时会在煤粒外部形成一层灰壳，阻挡氧气与煤中的可燃性物质接触；灰分大的煤，烟气中灰颗粒较多，会增加对受热面管道的磨损。

这样讲授这部分知识可使少数民族学生详细地理解燃料与其他过程的相互关系，便于学生对全体知识的掌握。

四、结束语

“锅炉原理”课程是热能与动力工程最主要的专业课之一，与实际电厂联系紧密，对学生来说非常重要，但该课程知识点多，涉及面广 ，且相互间联系紧密，教师难教，学生难学，尤其是地处新疆的少数民族学生的教育和学习更加困难。笔者在教学中进行了一些有益的探索，增强了学生对锅炉的理解，使大多数少数民族学生能够掌握“锅炉原理”的基本知识点，取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]姜波，熊发政.少数民族工科人才培养的紧迫性与特殊性[J].新疆大学学报（哲学・人文社会科学版），2013，（1）：71-73.

[2]冯勇，何金春，晋强.新疆工科专业改进少数民族大学生教学探讨[J].中国电力教育，2013，（14）.

[3]吴筠.对新疆煤炭资源开发利用的思考 [J].新疆社科论坛，

2011，（2）.

[4]王世昌.浅论《锅炉原理》教学的新问题和对策[J].教育教学论坛，2013，（43）：51-53.

[5]吴建琴.新疆少数民族大学生《基础物理》学习策略研究[J].上海：华东师范大学，2007.

[6]李玉芳，刘洪光，曾小云.新疆少数民族大学生专业课程教学方法的探讨[J].教书育人，2009，24（21）.

[7]时谦，李雪莲，管晓虎.新疆少数民族大学生电工学课程教学方法的探讨[J].高教论坛，2011，6（27）.

[8]闫志勇，潘江.PBL 教学法在“锅炉原理”课程教学中的实践与思考[J].中国电力教育，2012，2（19）.

[9]付新宇.《锅炉原理》课程中易混淆的几个系数及热水锅炉的防垢[J].黑龙江科技信息，2012，（7）：11.